光谱学与光谱分析
光譜學與光譜分析
광보학여광보분석
SPECTROSCOPY AND SPECTRAL ANALYSIS
2014年
12期
3214-3217
,共4页
徐斌%周永强%王荷%曹力力
徐斌%週永彊%王荷%曹力力
서빈%주영강%왕하%조력력
铒%共沉淀法%上转换%钇稳定氧化锆%交叉弛豫
鉺%共沉澱法%上轉換%釔穩定氧化鋯%交扠弛豫
이%공침정법%상전환%을은정양화고%교차이예
Erbium%Chemical coprecipitation%Upconversion%Yttrium stabilized zirconia%Cross relaxation
将共沉淀法制备的前驱体于1200℃煅烧3 h得到不同浓度稀土铒离子掺杂的钇稳定氧化锆基上转换粉体Zr0.92－ x Y0.08 O1.96－0.5x ∶ xEr3＋。用X射线衍射仪和荧光光谱仪分别测试样品的物相结构和上转换荧光光谱，探讨了样品可能的上转换机理。结果表明：样品中加入8 mol％的Y3＋可获得结晶性良好、单一稳定的立方型氧化锆固溶体，同时由于加入的三价钇离子和四价锆离子半径大小与价态的差异造成c-Z rO2对称性的降低并形成氧缺陷，这有利于样品的上转换发光性能的稳定和提高，扩大其实际应用。在980 nm红外光激发下，样品发出539 nm （2 H11／2→4 I15／2），552 nm （4 S3／2→4 I15／2）左右的绿光和656 nm ，680 nm （4 F9／2→4 I15／2）左右的红光。Er3＋掺杂浓度较低（0.1 mol％）时，样品的发光是以激发态吸收作用产生的绿光为主；随着Er3＋掺杂浓度的增加，产生2 H11／2＋4 I15／2→4 I9／2＋4 I13／2，4 F7／2＋4 I11／2→24 F9／2和4 I15／2＋4 I9／2→24 I13／2的交叉弛豫作用，使得样品的绿光减弱，红光明显增强；Er3＋掺杂浓度较高（9 mol％）时，样品发光以红光为主，绿光微弱，交叉弛豫作用居于主导地位。
將共沉澱法製備的前驅體于1200℃煅燒3 h得到不同濃度稀土鉺離子摻雜的釔穩定氧化鋯基上轉換粉體Zr0.92－ x Y0.08 O1.96－0.5x ∶ xEr3＋。用X射線衍射儀和熒光光譜儀分彆測試樣品的物相結構和上轉換熒光光譜，探討瞭樣品可能的上轉換機理。結果錶明：樣品中加入8 mol％的Y3＋可穫得結晶性良好、單一穩定的立方型氧化鋯固溶體，同時由于加入的三價釔離子和四價鋯離子半徑大小與價態的差異造成c-Z rO2對稱性的降低併形成氧缺陷，這有利于樣品的上轉換髮光性能的穩定和提高，擴大其實際應用。在980 nm紅外光激髮下，樣品髮齣539 nm （2 H11／2→4 I15／2），552 nm （4 S3／2→4 I15／2）左右的綠光和656 nm ，680 nm （4 F9／2→4 I15／2）左右的紅光。Er3＋摻雜濃度較低（0.1 mol％）時，樣品的髮光是以激髮態吸收作用產生的綠光為主；隨著Er3＋摻雜濃度的增加，產生2 H11／2＋4 I15／2→4 I9／2＋4 I13／2，4 F7／2＋4 I11／2→24 F9／2和4 I15／2＋4 I9／2→24 I13／2的交扠弛豫作用，使得樣品的綠光減弱，紅光明顯增彊；Er3＋摻雜濃度較高（9 mol％）時，樣品髮光以紅光為主，綠光微弱，交扠弛豫作用居于主導地位。
장공침정법제비적전구체우1200℃단소3 h득도불동농도희토이리자참잡적을은정양화고기상전환분체Zr0.92－ x Y0.08 O1.96－0.5x ∶ xEr3＋。용X사선연사의화형광광보의분별측시양품적물상결구화상전환형광광보，탐토료양품가능적상전환궤리。결과표명：양품중가입8 mol％적Y3＋가획득결정성량호、단일은정적립방형양화고고용체，동시유우가입적삼개을리자화사개고리자반경대소여개태적차이조성c-Z rO2대칭성적강저병형성양결함，저유리우양품적상전환발광성능적은정화제고，확대기실제응용。재980 nm홍외광격발하，양품발출539 nm （2 H11／2→4 I15／2），552 nm （4 S3／2→4 I15／2）좌우적록광화656 nm ，680 nm （4 F9／2→4 I15／2）좌우적홍광。Er3＋참잡농도교저（0.1 mol％）시，양품적발광시이격발태흡수작용산생적록광위주；수착Er3＋참잡농도적증가，산생2 H11／2＋4 I15／2→4 I9／2＋4 I13／2，4 F7／2＋4 I11／2→24 F9／2화4 I15／2＋4 I9／2→24 I13／2적교차이예작용，사득양품적록광감약，홍광명현증강；Er3＋참잡농도교고（9 mol％）시，양품발광이홍광위주，록광미약，교차이예작용거우주도지위。
Er3+-doped yttrium-stabilized zirconia upconversion powders Zr0.92 - x Y0.08 O1.96 -0.5x :xEr3+ (x= 0.001 ~ 0.11)were synthesized via chemical coprecipitation method at 1 200 ℃ for 3 hours .Phase structure and upconversion luminescence spectra of the samples were characterized by X-ray diffractometer and fluorescence spectrometer ,respectively .The proposed upconver-sion mechanism of the samples was discussed .The results indicate that good crystallinity cubic ZrO 2 solid solution can be stabi-lized by introducing 8 mol% yttrium ions .Size and valent differences between trivalent Y3+ and quadrivalent Zr4+ ions generate asymmetry and oxygen vacancies ,which contribute to the stability of upconversion luminescence properties and luminescence in-tensity increase of the samples ,and expand its practical application fields .Under 980nm excitation ,the samples emit green light centered at 539 nm(2 H11/2 → 4 I15/2 ) ,552 nm(4 S3/2 → 4 I15/2 ) and red light at 656 and 680 nm (4 F9/2 → 4 I15/2 ) .When Er3+ doping concentration (0.1 mol% ) is low ,the main green emission of samples is ascribed to the excited state absorption (ESA) proces-ses ;With the Er3+concentration increases from 0.1% to 11 mol% ,there exist three cross relaxation (CR) processes :2 H11/2 +4 I15/2 → 4 I9/2 + 4 I13/2 ,4 F7/2 + 4 I11/2 →2 4 F9/2 and 4 I15/2 + 4 I9/2 →2 4 I13/2 ,causing that the red emissions increase markedly whereas the green emissions decrease .When Er3+ doping concentration(9 mol% ) is high ,the sample mainly presents red luminescence due to the dominated CR processes in upconversion process .
